(57)【要約】【課題】  プロジェクタ光源用としてアルミニウムなど金属材料の優れた熱伝導性能を充分に発揮するとともに精密な曲面仕上げ状態が得られる最適な製造手段により、高電力による高輝度性能を達成できるリフレクタを提供する。【解決手段】  アルミニウムなどの金属材を鍛造あるいは鋳造成形した椀状体からなり、椀状部の中央に放電発光管を支持する筒部を設けるとともに椀状部内面に鏡面加工処理を施したことを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムなどの金属材を鍛造あるいは鋳造成形した椀状体からなり、椀状部の中央に放電発光管を支持する筒部を設けるとともに椀状部内面に鏡面加工処理を施したことを特徴とするプロジェクタ光源用リフレクタ。
【請求項２】
椀状部外面に放熱フィンを凸形成したことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ光源用リフレクタ。
【請求項３】
鍛造あるいは鋳造成形後の鏡面加工を超精密切削加工により形成したことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ光源用リフレクタ。
【請求項４】
鍛造あるいは鋳造成形後に機械研磨あるいは機械研磨と電解研磨により鏡面加工し、鏡面加工面に銀合金、あるいはアルミニウムまたはアルミニウム合金の成膜を施したことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ光源用リフレクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶方式やＤＬＰ方式のプロジェクタの光源として使用する放電管用リフレクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）方式であったため装置として大きく重かったプロジェクタは、近年、液晶方式やＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式となって小型、軽量化され普及が著しい。
【０００３】
このプロジェクタ、例えば、液晶プロジェクタは、小さな液晶パネルに表示した画像をレンズで拡大して投射し、大画面表示をおこなうものであり、明るい部屋の中でもよく見えるように、放電発光管を使用して高輝度化をはかっている。そして、より明るさを増大するためには電力を増大する必要があるが、電力を増すと発熱量が大きくなり、光源ランプから放射された光を反射する反射鏡に取り付けられている放電発光管およびリフレクタ内面の反射膜の熱の影響が問題となるため、リフレクタの構成や放熱特性の適正化が必要になる。
【０００４】
リフレクタは、椀状をなしこの椀状部の底部に放電発光管の口金部を貫通して支持する支持筒を設けた構造であって、従来は石英ガラスの内面に反射膜を設けたものが用いられていたが、ガラス製のリフレクタは溶解したガラスを金型に流し込んで固めるために内面の形状寸法がばらつきやすく、反射効率を高めるためには誘電体多層膜を数１０層にも重ねて成膜する必要があるとともに、１０００℃もの高熱となる発光管の近傍温度に対して石英ガラスの耐熱温度は１２００℃程度であるため、前述のごとく、高輝度化のよる高熱に対応するためにはファンによる冷却が必須であり、さらに、発光管が位置するリフレクタ内部中央の熱を外部に伝導させることが最重要課題であった。
【０００５】
ところが、ガラスは熱伝導が悪いのでファンによっても冷却できず、高熱がリフレクタ内にこもってしまうため、管球の温度が上昇して発光管の管球破裂などの不具合が発生する可能性があり、管球に封入されている水銀が飛散する問題があるとともに高輝度化には限界があった。なお、管球破裂による水銀飛散の外部問題を防ぐため、リフレクタの前面には保護ガラスが取り付けられているが、保護ガラスの存在によってさらにリフレクタ内の温度が上昇すると言う矛盾した問題があった。
【０００６】
これに対して、リフレクタを熱伝導率のよい金属材料から形成し、回転曲面の内面に反射特性に優れたＴｉＯ２  −ＳｉＯ２  などの蒸着膜からなる反射面を設けた構成が特許文献１に示されているが、この特許文献には金属からなるリフレクタと、前記蒸着膜からなる反射面についての記載があるだけで、具体的内容構成については何ら示されていないものである。そして、現存するプロジェクタ用金属リフレクタとしては、材質をアルミニウム製とし、へら絞りにより曲面加工した後、下地処理としてシリコン系樹脂を塗布して熱硬化させアルミニウムを蒸着したものがあるが、前記へら絞り加工は、曲面内表面の平滑化のために加工後にプレス成形やシリコン樹脂の塗布を施す必要があり、製造工程が煩雑化するだけでなく、熱伝導性の改善度合は低いものであった。
【特許文献１】特開平８−２８３４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すなわち、前記へら絞り加工は、図４に示すように、回転する金型（51）に合わせて円形の金属板（52）をへら、あるいはローラー（53）を使用して密着させ塑性成形する加工法であり、簡易な設備で加工形成できる反面、その製法上の特性から、内面が曲面加工による圧縮応力で変形するため、反射効率の高い滑らかな曲面に仕上げることが困難であった。そして、円周上にスジが深くついたり、部分的な歪によるまだら面が生じる仕上げとなり、リフレクタとしての反射光が所定の方向に反射せず、へら絞りによる加工のままでは所定の明るさの光源体を得ることができないものである。
【０００８】
実用に供するためには、へら絞り加工の後にプレス加工を施すことによって不具合部分を大まかに修正する工程を付加し、さらに曲面のスジやまだら面を是正して平滑化するためにシリコン系の樹脂を塗布して熱硬化させ、大凡の滑らかな表面に仕上げる必要があり、その後に反射膜としてアルミニウムなどの金属を蒸着するものであることから複雑な製造工程を要するものであった。
【０００９】
また、前記工程により製造されたリフレクタは、輝度については相当のレベルに到達するが、曲面の是正のために塗布されたシリコン系樹脂層の存在により、管球から発した熱がベース材であるアルミニウム材に直接伝わらないことになり、熱伝導が大幅に低下する欠点があった。したがって、熱伝導性能は、ガラス製リフレクタよりも改善されるが、その改善度合は低いものであり、大容量の電力が要求される放電発光管用のリフレクタとして使用できるレベルには至らなかった。
【００１０】
本発明は上記点を考慮してなされたものであり、液晶方式やＤＬＰ方式のプロジェクタの光源として使用する放電管用としてアルミニウムなど金属材料の優れた熱伝導性能を充分に発揮するとともに、精密な曲面仕上げ状態が得られる最適な製造手段により、高電力による高輝度性能を達成できるリフレクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明によるプロジェクタ光源用リフレクタは、アルミニウムなどの金属材を鍛造あるいは鋳造成形した椀状体からなり、椀状部の中央に放電発光管を支持する筒部を設けるとともに椀状部内面に鏡面加工処理を施したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によれば、椀状部内側曲面の表面仕上げをきわめて精密に成形することができ、スジや歪みのない平滑な曲面を形成することができるとともに、へら絞り加工による成形では必須工程であった表面平滑化のためのシリコン系樹脂の塗布処理を施す必要がないので、ベース材の保有する良好な熱伝導によって放熱することができ、高電力による高輝度のプロジェクタ光源用リフレクタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のプロジェクタ光源用リフレクタの１実施形態を、液晶方式のプロジェクタに採用した例により図面に沿って説明する。
【００１４】
図１は、液晶プロジェクタの投光光源（１）を示し、この投光光源（１）は、椀状に形成したリフレクタ（２）とこのリフレクタ（２）に固定された放電発光管（３）とから構成されている。
【００１５】
リフレクタ（２）は、アルミニウムなどの熱伝導率の良好な金属材料からなり、鍛造あるいは鋳造成形により肉厚が２〜３ｍｍ程度の椀状体に形成したものであり、椀状部の底部中央には放電発光管（３）の口金（４）を支持する筒部（５）を設けている。なお、成形法については、鋳造よりも鍛造成形の方が組織密度が高く、後述する切削加工によっても表面をより精密に仕上げることができ、品位を高くすることができる。
【００１６】
放電発光管（３）の両端には、カソード電極（６）とアノード電極（７）が封装されており、陽極であるアノード電極（７）は、リフレクタ（２）の椀状部の筒部（５）に絶縁接着剤（８）によって固着した前記口金（４）を介して外部リード線（９）に接続され、陰極であるカソード電極は、外部リード線（９）を介してそれぞれ直流電源（10）、若しくは交流電源に接続されている。なお、（14）はリフレクタ（２）の前面を保護する保護ガラスであり、万一放電発光管（３）の管球が破裂したような場合の水銀の外部への飛散を防ぐものである。
【００１７】
そして、前記電源（10）からの電圧が印加されることによって放電発光管（３）が点灯し、発光管（３）から放射された光をリフレクタ（２）の椀状部内面（11）で反射し投光するものであり、投光された白色光を三原色に分離し、それぞれの色を担当する図示しない液晶パネルに入れて画像を作り、これを重ねてカラー画像とした上、投射レンズで拡大し表示するものである。
【００１８】
以下、リフレクタ（２）の製造工程の１実施例を図２に沿って説明する。前記鍛造あるいは鋳造成形（ａ）によって、椀状内面（11）の曲面はきわめて精密で且つ滑らかに仕上げられるが、反射効率の高い鏡面には至っていないので、明るい光源を得るため、超精密切削加工（ｂ）によって内側曲面を切削し鏡面を形成する。この方法は、アルミニウムの生地面をダイヤモンドのバイトによりミクロン単位以下で切削するので、他の研磨剤などの異物が入り込むことがなく、内面（11）の生地そのものを鏡面に仕上げることができる。
【００１９】
上記によって、椀状部内側曲面（11）の表面仕上げをきわめて精密に成形することで、円周上にスジや歪みのない平滑な曲面を形成することができるとともに、へら絞り加工による成形では必須工程であった椀状部内表面の平滑化のためのシリコン系樹脂の塗布処理を施す必要がないので、放電発光管（３）から発する熱によってリフレクタ（２）内部が高温になっても、その熱はリフレクタ（２）自体を形成しているアルミニウムなどの良熱伝導金属材に直接伝わり、これを介して外部に効果的に放熱することができる。
【００２０】
前記放熱の効果は、へら絞り加工品のリフレクタ内面温度（ｔｉ）と外面温度（ｔｏ）、鍛造成形品のリフレクタ内面温度（Ｔｉ）と外面温度（Ｔｏ）と経過時間の関係の実験値である図３の比較グラフに示すとおりである。これによれば、放電発光管（３）を大容量の１５０Ｗで１０分間点灯した同一条件下における鍛造成形によるリフレクタ（２）の椀状内部の温度（Ｔｉ）は２０６℃であり、従来方式であるへら絞り加工による椀状内側温度（ｔｉ）の２３７℃に比較して格段に低くなっており、完成したリフレクタとして実用に供することができるものであった。
【００２１】
また、前記へら絞り加工の場合は、その製法上薄板を伸ばしながら成形加工するので、リフレクタとしての厚みは１．０〜１．２ｍｍになるものであり、加工時にアルミニウム材が偏心するため、前記精密切削や機械研磨加工を施すことは不可能であるが、鍛造や鋳造成形の場合は、これを問題なく加工することができるばかりでなく、へら絞り加工では形成不可能なリフレクタの椀状部外面（12）にフィン（13）を一体に形成することができ、放熱をより効果的におこなわせることができる。
【００２２】
前記フィン（13）は、放電発光管（３）の口金（４）を支持するリフレクタの筒部（５）を中心として椀状部の外面開口に向かって複数の突条リブを放射状に立設させたものであり、フィン（13）を形成することによって、リフレクタ外面（12）の放熱面積を格段に大きくすることができる。そして、外面からの放熱量を増すことで発光管（３）の管球温度を下げることができるので、その分管球への電力を大きくすることができ、石英ガラス面に反射膜を設けたものよりもより明るい光源を実現させることができるものである。
【００２３】
なお、前記放熱フィン（13）を形成したリフレクタ（２）に対して、発光管（３）を支持している筒部（５）の後方から図示しないファンによって風を送ることにより、放熱による発光管（３）の冷却効果を一層大きくすることができる。
【００２４】
また、リフレクタ（２）内表面の研磨方法としては、前記の超精密切削加工とは別に、バフ研磨やダイヤモンド粉末で研磨（ｃ）して鏡面に仕上げる方法がある。この研磨方法は比較的容易におこなうことができるが、前記超精密切削加工と比較すると鏡面の仕上がり状態は劣るものであり、研磨の精度をより高くするためには、内側曲面（11）を前記バフ研磨などであらかじめ仕上げておき、その後電解研磨（ｄ）によって仕上げ面の凹凸を平滑化することで良好な鏡面に仕上げることができる。また、前記電解研磨（ｄ）を施すことで表面の酸化を防ぐ効果もある。
【００２５】
上記により、リフレクタ（２）の内表面（11）の鏡面反射効率は向上し完成品とすることができるが、板ガラスの鏡面に比較すると反射面の面粗度が劣るために未だ反射効率は及ばないものである。これを補うため、鏡面加工した椀状部の内表面（11）に、真空中で原子、分子を放出させ金属ほかの表面に金属の薄層を付着させる方法であるスパッタリングによってアルミネオジウム合金（ＡｌＮｄ）や銀ネオジウム合金（ＡｇＮｄ）などの金属薄膜を形成する成膜処理（ｅ）を施すことにより、反射面のきわめて微小な凹凸面が埋められて面粗度が向上し、より鏡面に仕上げて反射効率を上げることができるものであり、この工程により製造時における製品間のバラツキも小さくすることができる。
【００２６】
前記金属被膜の形成は、金属を真空中で加熱して蒸発させ、被加工物表面に凝縮させる方法である真空蒸着によって被膜を形成させてもよいが、スパッタリングによって成膜した方が、膜の形成が薄くても均一に形成できて付着力も強く、厚みを厚くするときも短時間でできる長所がある。
【００２７】
なお、アルミニウム金属の反射効率は約９０％であることから、現在使用されているガラス製のリフレクタ並またはそれ以上の反射効率を得る場合には、前記のように、銀、あるいは銀化合物の成膜を前記スパッタリングなどによって施せばよく、この成膜処理により反射効率を数％向上させることができ、高輝度化、あるいは消費電力を低減することができる。
【００２８】
そして、銀は、金に次いで反射効率の高いものであるが、アルミニウムとの接着力が小さいことから、リフレクタ内表面（11）におけるアルミニウムの上面にバッファー層としてニッケルまたはチタンをスパッタリングで付着させる下地処理を施す必要がある。また、銀は耐熱性が低いため、発光管（３）の熱によって表面（11）が波打ち状になりやすいものであり、これを防止するために、パラジウムやネオジウムを数％含有させて凝集を防ぐようにする。
【００２９】
上記工程によりリフレクタ（１）は完成するが、リフレクタをより高輝度で使用する場合にはより高温の雰囲気での使用となるため、金属被膜の成膜表面が酸化し易くなるものであり、これを防ぐために、ＳｉＯ２  、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、あるいはＡＬ２Ｏ３とＡＬＮの複合膜などの酸化防止膜を表面（６）に成膜（ｆ）するようにする。
【００３０】
なお、上記については、１実施例として一連の製造工程に沿って説明したが、液晶やＤＰＬ方式のプロジェクタの光源用リフレクタ構成として、光源の輝度レベルやコスト面を考慮して各単工程を前記説明したごとく、随時組み合わせ、あるいは変更、省略して完成品としてもよいことは言うまでもなく、このリフレクタを用いることによって、アルミニウムなど金属材料の優れた熱伝導性能を充分に発揮するとともに精密な曲面仕上げ状態が得られる効率的な製造手段により、高電力による高輝度性能を達成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、液晶やＤＬＰ方式プロジェクタ用のリフレクタに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の１実施形態を示すプロジェクタ光源用リフレクタの縦断面図である。
【図２】図１のリフレクタの製造工程の１実施例を示す工程図である。
【図３】図１のリフレクタによる放熱効果の従来例との比較グラフである。
【図４】従来例であるへら絞り加工法の説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  投光光源
２  リフレクタ
３  放電発光管
４  口金
５  支持筒部
６  カソード電極
７  アノード電極
８  絶縁接着剤
９  外部リード線
10  直流電源
11  椀状部内面
12  リフレクタ外面
13  放熱フィン
14  保護ガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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